(57)【要約】【課題】  ワークの加工面に弾性変形が生じるのを防止し、生産性を向上させることができるチャック機構、チャック機構を用いた加工装置および加工方法を提供すること。【解決手段】  ワークＷを加工するに際してワークＷを保持するチャック機構４０であり、複数の爪部６１および爪用駆動源３９を具備し、複数の爪部６１が爪用駆動源３９の作動によって同時に移動する閉じ動作を行うことにより、ワークＷの外周面に爪部６１が当接してワークＷの芯出しが行われる。この後に、吸引手段３６を作動させてワークＷの保持面に対して負圧を付与し、ワークＷをワーク保持手段５０に吸引保持させる。その後、複数の爪部６１が爪用駆動源３９の作動によって同時に移動する開き動作を行うことにより、爪部６１をワークＷの外周側から退避させるのが好ましい。【選択図】  図１
2005230946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持するチャック機構において、
爪部および爪用駆動源を具備し、上記爪部が爪用駆動源の作動によって内径側に向かって移動する閉じ動作を行うことにより、上記ワークの外周面に該爪部が当接して上記ワークの芯出しが行われる芯出し手段と、
吸引手段を具備し、上記芯出し手段による上記ワークの芯出し状態において、上記吸引手段を作動させて上記ワークの保持面に対して負圧を付与し、当該ワークを吸引保持するワーク保持手段と、
を具備することを特徴とするチャック機構。
【請求項２】
前記芯出し手段には、複数の前記爪部が円弧状に配置されていて、前記芯出し手段には、圧力流体により伸縮可能な膜部を具備すると共にこの膜部の収縮により前記複数の爪部を径方向に同時に移動させるダイヤフラム式チャック部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のチャック機構。
【請求項３】
前記ワーク保持手段には、前記ワークの保持面のうち外周側を保持するためのリング状保持部が設けられていて、このリング状保持部には、前記ワークの保持面を吸引保持する負圧を与えるための吸引溝が、その全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のチャック機構。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のチャック機構を具備すると共に、
該チャック機構を回転させる回転用駆動源と、前記ワーク保持手段に保持されている前記ワークを送り込む送り用駆動源と、を具備し、
さらに制御手段を具備し、前記爪用駆動源、前記吸引手段、上記回転用駆動源および上記送り用駆動源は、上記制御手段に電気的に接続されていて、
上記制御手段は、
前記爪用駆動源を作動させて前記芯出し手段により前記ワークの芯出しを行い、
当該芯出し後に前記吸引手段を作動させて前記ワーク保持手段により前記ワークを吸引保持させ、
当該ワークの吸引保持の後に、前記爪用駆動源を作動させて前記爪部を前記ワークから退避させ、
この退避の後に前記爪用駆動源を作動させて前記ワークの外周側に前記爪部を触れさせ又は近接させる、
ことを特徴とする加工装置。
【請求項５】
チャック機構にワークを保持させて、ワークを切削加工する加工方法において、
芯出し手段における複数の爪部が、同じく芯出し手段における爪用駆動源の作動によって同時に内径側に向かい移動することにより、上記ワークの外周面に該爪部を当接させて、上記ワークの芯出しを行う芯出し工程と、
上記芯出し工程により上記ワークの芯出しが行われた後に、ワーク保持手段における吸引手段を作動させて、上記ワーク保持手段によりワークを吸引保持させるワーク保持工程と、
上記ワーク保持工程の後に、上記爪用駆動源を退避作動させて、上記爪部を上記ワークから退避させる退避工程と、
上記ワークを回転駆動させると共に該ワークを加工工具に送り込んで、当該ワークの切削加工を行う加工工程と、
を具備することを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャック機構、このチャック機構を用いた加工装置および加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば素粒子研究を行うリニアコライダーにおいては、多数の加速管用のセルが配置／接続される。かかるセル（以下、ワークとする。）においては、非常に高い平面度に加工された加工面を有することが要求されている。精度の高い平面度が出るように研削等の切削加工を行う場合、加工しようとするワークを把持する爪部から付与される応力の影響が無視できなくなる。すなわち、爪部の保持により、切削加工を施すワークの加工面にも、微小な弾性変形が生じる。この弾性変形は、主に撓みや横ひずみの影響によるものと考えられるが、かかる応力負荷状態で切削加工を行い、その後ワークのチャック状態を解除すると、弾性変形に対するワークの復元力により、弾性変形が生じる前の状態に戻る。
【０００３】
それにより、撓みや横ひずみ等が生じているチャッキング状態では、加工面は高精度な平面度を有していたが、チャッキング解除後には、上述の復元により、加工面に精度の高い平面度が出ていない、といった事態が生じる。そこで、精度の高い平面度の出る、加工手法が望まれる。
【０００４】
ここで、精度の高い平面度を得られるようにするため、特許文献１に記載の手法が提案されている。かかる特許文献１記載の手法では、多数の爪部を円周上に等間隔に配置し、応力分散を図ることで、精度の高い平面度を出そう、としている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２０５０６号公報（請求項１、段落番号００１１，００１３、図４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の特許文献１記載の構成では、爪部を介してワークに対して所定の応力が負荷される。そのため、加工面に弾性変形の影響が生じてしまい、精度の高い平面度が出るように、切削加工を行うことが困難となっている。すなわち、特許文献１記載の構成は、リニアコライダーのセルのような、非常に高い平面度が要求されるワークを切削加工するのには適していない。
【０００７】
そこで、バキュームチャックを用いて、ワークを吸引保持することが考えられるが、バキュームチャックは、ワークの保持力が弱く、回転数を上昇させることができない。このため、ワークの生産効率が悪い、という問題がある。
【０００８】
また、バキュームチャックを用いて精度の高い平面度を出す場合、ワークの径方向中心と、バキュームチャックの径方向中心とが、高精度に中心合わせが為されている必要がある。しかしながら、現状では、ワークの芯出しは、ワークをバキュームチャックに吸引保持させた後に、当該バキュームチャックを回転させる。その状態で、作業者がワークのずれ具合を測定しながら当該ずれを修正していく、という手法をとっている。そのため、ワークの芯出しのために、作業時間が長くなる、といった問題を有している。
【０００９】
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、ワークの加工面に弾性変形が生じるのを防止可能なチャック機構、および高精度な平面度を有する加工面を形成できると共に生産性を向上させることができるチャック機構を用いた加工装置および加工方法を提供しよう、とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、ワークを保持するチャック機構において、爪部および爪用駆動源を具備し、爪部が爪用駆動源の作動によって内径側に向かって移動する閉じ動作を行うことにより、ワークの外周面に該爪部が当接してワークの芯出しが行われる芯出し手段と、吸引手段を具備し、芯出し手段によるワークの芯出し状態において、吸引手段を作動させてワークの保持面に対して負圧を付与し、当該ワークを吸引保持するワーク保持手段と、を具備している。
【００１１】
このように構成した場合には、爪部が内径側に移動することにより、ワークの芯出しを人手によらずに自動的に行える。すなわち、芯出し手段で自動的にワークの芯出しを行えるため、ワークの芯出しを素早く行うことができる。それにより、高精度な平面度を有するワークの生産効率が向上する。また、爪部によりワークの芯出しが行われるので、予め芯出し手段とワーク保持手段の径方向中心とを高精度に合わせておけば、ワークの芯出しを高精度に行うことができる。
【００１２】
また、かかる高精度に芯出しが為されたワークは、ワーク保持手段によって吸引保持される。そして、この後に、吸引手段を作動させて爪部をワークの外周側へと退避させるようにすることもできる。このようにすれば、高精度に芯出しが為された状態でワークを保持すると共に、爪部がワークに接触しないことになり、当該ワークをチャックで保持していた場合のように、チャック保持によりワークに生じる撓みや横ひずみの影響を排除することができる。
【００１３】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、芯出し手段には、複数の爪部が円弧状に配置されていて、芯出し手段には、圧力流体により伸縮可能な膜部を具備すると共にこの膜部の収縮により複数の爪部を径方向に同時に移動させるダイヤフラム式チャック部が設けられているものである。
【００１４】
このように、複数の爪部が円弧状に配置されていることにより、芯出しを正確に行うことができる。また、ダイヤフラム式チャック部が設けられることにより、当該ダイヤフラム式チャック部を用いて、圧力流体の作動によってワークの芯出しを行うことができる。ここで、例えばボールネジといった機械的な手段によりワークの芯出しを行う場合にガタが問題となるが、かかるガタが発生しないため、ワークの芯出しを高精度に行うことができる。また、ガタが発生しないため、一度爪部を退避させた後に、この爪部を再び指示圧０の状態でワークの外周に触れさせることができる。そのため、ワークの高速回転に際して、ワーク保持手段によるワークの吸引保持状態が解除されても、爪部がワークの外周に触れていることにより、該ワークが周辺に飛ぶのを防止することができる。また、爪部がワーク外周に触れていることによって、ワークの回転数を上昇させることができ、ワークの生産効率を向上させることができる。
【００１５】
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、ワーク保持手段には、ワークの保持面のうち外周側を保持するためのリング状保持部が設けられていて、このリング状保持部には、ワークの保持面を吸引保持する負圧を与えるための吸引溝が、その全周に亘って形成されているものである。
【００１６】
このように構成した場合には、リング状保持部によって、ワークの保持面のうちの外周側が、その全周に亘って吸引保持される。そのため、ワークを均一な状態で吸引保持することができる。
【００１７】
また、本発明の加工装置は、上述の各発明に係るチャック機構を備えると共に、該チャック機構を回転させる回転用駆動源と、ワーク保持手段に保持されているワークを送り込む送り用駆動源と、を具備し、さらに制御手段を具備し、爪用駆動源、吸引手段、回転用駆動源および送り用駆動源は、制御手段に電気的に接続されていて、制御手段は、爪用駆動源を作動させて芯出し手段によりワークの芯出しを行い、当該芯出し後に吸引手段を作動させてワーク保持手段によりワークを吸引保持させ、当該ワークの吸引保持の後に、爪用駆動源を作動させて爪部をワークから退避させ、この退避の後に爪用駆動源を作動させてワークの外周側に爪部を触れさせ又は近接させる、ものである。
【００１８】
このように加工装置を構成した場合には、制御手段により、爪用駆動源、吸引手段、回転用駆動源および送り用駆動源の駆動が制御される。それらの駆動源、吸引手段のうち、制御手段は、爪用駆動源を制御作動させて、ワークの芯出しを行わせることができる。また、制御手段は、この芯出し後に、吸引手段を作動させて、ワーク保持手段によってワークを吸引保持させる。かかる吸引保持の後に、制御手段は、再び爪用駆動源を作動させて、爪部をワークから退避させる。その後、制御手段は、さらに爪用駆動源を作動させて、ワークの外周側に爪部を触れさせ又は近接させる。
【００１９】
このようにすれば、爪部が同時に内径側に移動することにより、ワークの芯出しを人手によらずに自動的に行える。すなわち、芯出し手段で自動的にワークの芯出しを行えるため、ワークの芯出しを素早く行うことができる。それにより、高精度な平面度を有するワークの生産効率が向上する。また、爪部によりワークの芯出しが行われるので、予め芯出し手段とワーク保持手段の径方向中心とを高精度に合わせておけば、ワークの芯出しを高精度に行うことができる。
【００２０】
また、かかる高精度に芯出しが為されたワークは、ワーク保持手段によって吸引保持される。そして、この後に、吸引手段を作動させて爪部をワークの外周側へと退避させる。このようにすれば、高精度に芯出しが為された状態でワークを保持すると共に、爪部がワークに接触しないことになり、当該ワークをチャックで保持していた場合のように、チャック保持によりワークに生じる撓みや横ひずみの影響を排除することができる。さらに、ワークの高速回転に際して、ワーク保持手段によるワークの吸引保持状態が解除されても、爪部がワークの外周に触れていることにより、該ワークが周辺に飛ぶのを防止することができる。また、爪部がワーク外周に触れていることによって、ワークの回転数を上昇させることができ、ワークの生産効率を向上させることができる。
【００２１】
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、チャック機構にワークを保持させて、ワークを切削加工する加工方法において、芯出し手段における複数の爪部が、同じく芯出し手段における爪用駆動源の作動によって同時に内径側に向かい移動することにより、ワークの外周面に該爪部を当接させて、ワークの芯出しを行う芯出し工程と、芯出し工程によりワークの芯出しが行われた後に、ワーク保持手段における吸引手段を作動させて、ワーク保持手段によりワークを吸引保持させるワーク保持工程と、ワーク保持工程の後に、爪用駆動源を退避作動させて、爪部をワークから退避させる退避工程と、ワークを回転駆動させると共に該ワークを加工工具に送り込んで、当該ワークの切削加工を行う加工工程と、を具備するものである。
【００２２】
このように構成した場合には、芯出し工程において、爪部が爪用駆動源の作動によって同時に内径側に移動する。それにより、ワークの芯出しを人手によらずに自動的に行える。すなわち、芯出し手段で自動的にワークの芯出しを行えるため、ワークの芯出しを素早く行うことができ、高精度な平面度を有するワークの生産効率が向上する。また、爪部によりワークの芯出しが行われるので、予め芯出し手段とワーク保持手段の径方向中心とを高精度に合わせておけば、ワークの芯出しを高精度に行うことができる。
【００２３】
また、ワーク保持工程において、ワークをワーク保持手段によって吸引保持させることができる。さらに、退避工程において、爪部をワークから退避させ、その後に加工工程において、ワークを切削加工する。このようにすれば、高精度に芯出しが為された状態でワークを保持すると共に、爪部がワークに接触しないことになり、当該ワークをチャックで保持していた場合のように、チャック保持によりワークに生じる撓みや横ひずみの影響を排除することができる。そのため、ワークを高精度に切削加工することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、ワークの加工面に弾性変形が生じるのを防止することができる。それにより、ワークに対して、高精度な平面度を有する加工面を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態に係るチャック機構、このチャック機構を用いた加工装置および加工方法について、図１から図９に基づいて説明する。
【００２６】
図１に示すように、本発明の加工装置１０は、本体部２０と、この本体部２０に取り付けられているチャック機構部４０（チャック機構に相当）と、を具備している。最初に本体部２０について説明する。本体部２０は、その外観が円柱状となっていていると共に、この本体部２０は、モータ等の駆動源３１（回転用駆動源に相当）を備える回転駆動機構３０（図５参照）、および駆動源３３（送り用駆動源に相当；モータ、アクチュエータ等）を備えかつ加工工具に対してワークＷを押し付ける送り機構３２（図５参照）に接続されている。本実施の形態では、回転駆動機構３０は本体部２０を矢示ＡＢ方向に回転させるものである。
【００２７】
また、本体部２０の内部には、後述するようにワークＷを吸引保持するための負圧を与えるべく、吸引通路２１が形成されている。この吸引通路２１は、本体部２０の中心軸Ｌに沿うように設けられている。吸引通路２１は、その一端側が後述するバキュームチャック部５０の内部の導通路５８に接続されていると共に、その他端側が回転流体継手３４、接続管路３５等を介してポンプ３６（吸引手段に相当；図５参照）に接続されている。それによりポンプ３６が作動すると、後述する吸引面５２に対してワークＷを吸引保持する負圧が与えられる。
【００２８】
また、本体部２０の上下方向を貫くように流体通路２２が設けられている。本実施の形態では、流体通路２２は、図４に示すように、吸引通路２１の外周側に存在している。すなわち、流体通路２２は、その断面形状がリング状となっている。流体通路２２の一端側は、後述するダイヤフラム式チャック部６０を構成する凹部６４（図４参照）に連通している。また、流体通路２２の他端側は、回転流体継手３７、接続管路３８等を介して、ピストン（不図示）およびシリンダ（不図示）を具備する流体アクチュエータ３９（爪用駆動源に相当；図５参照）に接続されている。それにより、流体アクチュエータ３９が作動すると、流体通路２２を介して凹部６４に圧力流体を出入させ、当該凹部６４に所定の流体圧を及ぼして、後述する膜部６２（図４参照）を膨張／収縮させることが可能となっている。
【００２９】
なお、本実施の形態では、本体部２０が回転される方式について説明しているが、例えば本体部２０に対してチャック機構部４０が別途独立して回転可能に設けられるように構成しても良い。この場合には、回転流体継手３４は、本体部２０とチャック機構部４０の間に設けられる。また、流体アクチュエータ３９および圧力流体としては、凹部６４に対して圧力を及ぼすものであれば、どのようなものでも良い。その例としては、作動油を用いる油圧式アクチュエータ、空気を用いる空気圧式アクチュエータ等がある。
【００３０】
次にチャック機構部４０について説明する。図１、図２および図５に示すように、チャック機構部４０は、ワーク保持手段に相当するバキュームチャック部５０と、芯出し手段に相当するダイヤフラム式チャック部６０と、を有している。このうち、バキュームチャック部５０は、ワークＷを吸引保持する部分であり、かかる吸引保持を行うために本体部２０から離間した下面側に吸引面５２があるチャック本体部５１を具備している。チャック本体部５１は、本体部２０との接続部分である上面側が小径に設けられていると共に、ワークＷを吸引保持する下面側が大径に設けられている。
【００３１】
また、図１に示すように、チャック本体部５１の外周側には、空間部５３が設けられている。空間部５３は、チャック本体部５１が、その上面側と略同一径のまま、下面側に向かって中途部分まで延伸することによって、該チャック本体部５１の上方側かつ外周側に設けられる。そして、この空間部５３に後述する爪部６１が配置され、チャック機構部４０の省スペース化が図られている。
【００３２】
図２および図３に示すように、チャック本体部５１の下面側には、リング状保持部に相当する吸引凹部５４が設けられている。リング状に形成された吸引凹部５４は、ワークＷに当接する吸引面５２を所定深さだけ窪ませて形成されている。それにより、吸引凹部５４には、底面５４ａと２つの側壁面５４ｂ，５４ｃとによって囲まれている。また、底面５４ａには、後述する導通路５８の開口部５５が設けられている。また、吸引凹部５４は、吸引面５２の全周に亘ってリング状に設けられている。それにより、ポンプ３６が吸引作動されると、吸引凹部５４の全周に亘り、均一な負圧を付与することが可能となっていて、吸引面５２の周方向においてワークＷを均一に保持することを可能としている。
【００３３】
また、図１〜図３に示すように、チャック本体部５１の下面側のうち、吸引面５２よりも内径側には、中心軸Ｌを中心にして円板状に形成された窪み部５６が設けられている。この窪み部５６には、チャック本体部５１を本体部２０に取り付けるためのボルト孔５７が、本実施の形態では中心軸Ｌを中心に正三角形を描くように、合計３箇所設けられている。なお、この窪み部５６にも、後述する導通路５８が連なるようにして、ワークＷに対する吸引保持力を向上させるようにしても良い。また、窪み部５６を設けずに、吸引面５２の面積を広げるように構成しても良い。
【００３４】
図１、図３に示すように、チャック本体部５１の内部には、３本の導通路５８が１２０度間隔で設けられている。導通路５８の一端側（上端側）は、上述した吸引通路２１に接続されている。また、各導通路５８の他端側は、上述した吸引凹部５４に存在する開口部５５となっている。この導通路５８は、吸引面５２から上面側に向かって所定深さ位置まで延伸すると共に、当該所定深さ位置からチャック本体部５１の径方向中心に向かい、かつ下面に対して平行に設けられている。そして、３本の導通路５８は、チャック本体部５１の径方向中心に集まり、チャック本体部５１の径方向中心から上面側に向かって、チャック本体部５１の上端部まで１本の導通路５８として延伸している。
【００３５】
次に、ダイヤフラム式チャック部６０について説明する。ダイヤフラム式チャック部６０は、ワークＷの芯出し（センタリング）を行う部分である。かかる芯出しを行うために、ダイヤフラム式チャック部６０は、図１、図２および図４に示すように、複数の爪部６１と、膜部６２と、ピストン６３および凹部６４を具備している。このうち、膜部６２は、例えばリング状に設けられていて、その外形側が本体部２０の所定部位に係止されている。また、膜部６２の内径側は、例えばピストン６３の所定部位と係合している。そのため、ピストン６３が上下方向（図４において矢示ＸＹ方向）に摺動すると、かかる摺動により膜部６２の内径側が押し引きされ、当該膜部６２が膨張／収縮する。
【００３６】
なお、本実施の形態では、ピストン６３は、本体部２０の内部に存在する凹部６４に設けられていて、かかる凹部６４の底面とピストン６３との間には、圧力室６５が形成される。そして、この圧力室６５に上述した圧力流体を出入させることにより、ピストン６３が摺動する構成となっている。
【００３７】
また、リング状の膜部６２のうち、その内径側には、爪部６１が取り付けられている。爪部６１は、本実施の形態では、図２に示すように、その平面形状がリング状部材を６分割した状態となっていて、その６個の爪部６１が円周状に配置されている。また、爪部６１は、図１に示すように、その断面形状が略Ｌ字状となっている。この爪部６１は、台座部６６と、この台座部６６から下方に向かって延伸している延伸部６７と、を有している。台座部６６は、上述した膜部６２に取り付けられる部材であり、延伸部６７よりも円弧の内径側に向かって突出している。すなわち、図１に示す爪部６１の取り付け状態においては、上述した空間部５３に台座部６６が入り込む状態で取り付けられている。
【００３８】
なお、台座部６６のうち、その内径側端部は、膜部６２の内径側と略一致する状態で取り付けられている。
【００３９】
また、図１に示すように、延伸部６７は、上述の台座部６６の外径側から延伸している。この延伸部６７のうち、その下端側（本体部２０から離間する側）には、ワーク当接部６８が設けられている。ワーク当接部６８は、延伸部６７の下端側の内壁面に設けられていて、しかも延伸部６７の他の部分よりも、若干内径側に突出している。このワーク当接部６８は、台座部６６の膜部６２への取付面に対して略垂直を為すように設けられている。また、ワーク当接部６８は、台座部６６の内周面よりも外径側に位置する（図１、図４参照）と共に、上述したチャック本体部５１の大径部よりも僅かに外径側に位置可能である（図１参照）。そして膜部６２の膨張／収縮に伴なって、チャック本体部５１の吸引面５２に保持されるワークＷの芯出しを行える構成となっている。
【００４０】
なお、図１に示すように、延伸部６７の下端側よりも、取付状態にあるワークＷの下端面の方が、下方に向かって突出する構成となっている。それによって、吸引面５２にワークＷを保持させている状態で、ワークＷの着脱が容易となる。また、ダイヤフラム式チャック部６０およびバキュームチャック部５０が本体部２０に取り付けられた状態において、ワーク当接部６８は適宜切削される。それにより、ワークＷの芯出しの際の精度を向上させている。すなわち、バキュームチャック部５０の径方向中心と、ダイヤフラム式チャック部６０により芯出しが為されるワークＷの径方向中心とは、例えば±０．１μｍの範囲内に収まるように、高精度に調整が為されている。
【００４１】
続いて、本発明の加工装置１０の制御系統について説明する。図５は、本発明の制御系統を示すシステム図である。この図に示すように、駆動源３１，３３、ポンプ３６および流体アクチュエータ３９は、制御手段７０に対して電気的に接続されている。この制御手段７０は、駆動源３１，３３、ポンプ３６および流体アクチュエータ３９に対して、制御信号を送信し、該駆動源３１，３３、ポンプ３６および流体アクチュエータ３９の作動状態を制御可能となっている。
【００４２】
ここで、制御手段７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、Ｉ／Ｏポート、タイマ、クロック発振回路等（各々図示省略）を有していて、これらがバスによって接続されている。また、ＲＯＭには、命令を実行するためのプログラム、駆動源３１，３３、ポンプ３６および流体アクチュエータ３９を作動させるための作動条件データ等が記憶されている。なお、制御手段７０は、構成要素が１チップ化されたワンチップマイコンであっても、構成要素が別個独立しているコンピュータであっても、どちらでも良い。
【００４３】
また、制御手段７０による制御の条件として、好ましいものを示す。ポンプ３６においては、ワークＷの重量が約０．２ｋｇ（２０３ｇ）、直径が６１ｍｍ、内径が２０ｍｍ、厚さが８．７４ｍｍであるときには、吸引圧力が０．０２〜０．０８ＭＰａに制御されるのが好ましい。このとき、回転駆動機構３０は、最大で８０００ｒｐｍまでワークＷを回転させることができる。また、流体アクチュエータ３９のワークＷに対する当接時の圧力は、０．００５〜１ＭＰａであるのが好ましい。
【００４４】
また、制御手段７０は、以下に説明する、図６に示す加工フローの手順に従って、加工装置１０を作動させる制御を行う。
【００４５】
ステップＳ１０：まず、作業開始前の状態においては、爪部６１はワークＷの上端面を吸引面５２に当接させることが可能となるように、所定だけ開いている。かかる爪部６１の開きは、膜部６２の弾性によってデフォルトで行われるようにしても良く、また制御手段７０が流体アクチュエータ３９を作動させることにより行うようにしても良い。この開き状態において、作業者等が行う外部的な作用により、ワークＷが吸引面５２に当接させられる。
【００４６】
ステップＳ１１：ワークＷが吸引面５２に当接して、研削等の切削作業が開始されたことを制御手段７０が検知すると、制御手段７０は、まず流体アクチュエータ３９を作動させて、爪部６１を閉じるように動作させる。それにより、ワークＷの外周面の一部が、ワーク当接部６８に当接すると共に、爪部６１の閉じ動作に伴なって、内径側に移動させられる。このワークＷの移動は、ワークＷの外周面の大部分が、ワーク当接部６８に当接するまで継続される。このようにして、ワークＷの芯出しが実行される。そして、ワークＷの外周面の大部分が、ワーク当接部６８に当接し、ワークＷが移動しなくなると、当該ワークＷの芯出し作業が終了する。この芯出しの精度は、１μｍ以下の精度で実行される。
【００４７】
ステップＳ１２：次に、制御手段７０はポンプ３６を作動させて、ワークＷを吸引面５２に吸引保持させる。なお、かかるワークＷの吸引保持の実行に際しても、ワークＷのずれを防止するために、流体アクチュエータ３９は引き続き爪部６１を閉じる方向へ圧力を負荷する作動状態を継続する。
【００４８】
ステップＳ１３：ワークＷの吸引保持が確実に為されたと判断される段階で、制御手段７０は、流体アクチュエータ３９を作動させて、爪部６１を開く（退避させる）ように動作させる。この場合、制御手段７０は、流体アクチュエータ３９のピストン（不図示）を、圧力室６５から圧力流体を引き戻すように吸引作動させる。それにより、ワーク当接部６８は、ワークＷの外周面に対する当接状態が解除され、所定の隙間を有して該ワークＷの外周面から離間する。
【００４９】
ステップＳ１４：続いて、制御手段７０は、再び流体アクチュエータ３９を作動させ、ワーク当接部６８をワークＷの外周面に近付けて、流体アクチュエータ３９をロック状態とする。ここで、ワーク当接部６８をワークＷの外周面に近付けるに際しては、当該ワーク当接部６８が、圧力０の状態で軽く触れる程度となるのが好ましい。しかしながら、ワーク当接部６８は必ずしもワークＷの外周面に触れていなくても良く、ワーク当接部６８がワークＷの外周面に対して近接対向している状態であっても良い。
【００５０】
ステップＳ１５：次に、制御手段７０は、駆動源３１を作動させて本体部２０を回転させることによりワークＷを回転させる。また、制御手段７０は、駆動源３３を作動させて、ワークＷを加工工具に押し付ける送り動作を実行する。それにより、ワークＷの切削加工が実行される。そして、所望の送り量だけワークＷを送り込んで、ワークＷに必要な分の切削加工を施す。その後に、制御手段７０は、駆動源３３を作動させてワークＷを加工工具から引き離し、この後に駆動源３１を停止させ、ワークＷの回転を止める。なお、ワークＷを加工工具に対して移動させるのではなく、加工工具をワークＷに対して移動させるようにしたり、両者を移動させるようにしても良い。
【００５１】
ステップＳ１６：ワークＷの回転が停止した後に、不図示の受け取り手段が、ワークＷの下方に位置して、ワークＷを受け取り可能な状態にする。その後に、制御手段７０は、ポンプ３６の吸引作動を停止させて、ワークＷが取り外せる状態とする。
【００５２】
以上のようにして、ワークＷの切削加工が終了する。そして、新たなワークＷの切削加工を行う場合には、上述したステップＳ１０〜Ｓ１６の手順を、再び行う。
【００５３】
以上のようにして切削加工されたワークＷの平面度に関する実験結果について、図７〜図９に基づいて説明する。図７は、本発明に係るチャック機構部４０、加工装置１０および加工方法を用いて、ワークＷを切削加工したときの、ワークＷの平面度を示すグラフである。また、図８は、従来のように、ワークＷの外周面をチャックにより保持させた状態で、ワークＷを切削加工したときの，ワークＷの平面度を示すグラフである。また、図９は、ワークＷにおける、平面度の測定方向（矢示ＣＤ方向）を示す図である。
【００５４】
図７と図８を比較すると、図８のグラフにおける測定線では、図７のグラフにおける測定線よりも、当該測定線の中心部分が凹んでいる。すなわち、図８に示されているように、チャックによるワークＷの保持により、ワークＷの中心部分において撓みや横ひずみの影響が出ていることが伺える。一方、図７においては、そのような中心部分における撓みや横ひずみの影響が、ほとんど生じていないことが伺える。また、図７のグラフにおける平面度を示す算術平均粗さＲａは、０．０１５７μｍであり、最大高さＲｙは、０．０９２６μｍとなっている。一方、図８のグラフにおける平面度を示す算術平均粗さ（１０点平均）Ｒａは、０．０１７３μｍであり、最大高さＲｙは、０．１０１５μｍとなっている。以上から、ワークＷの平面度も向上している、と言える。
【００５５】
また、上述の図７および図８以外の実験データについても説明する。従来のバキュームチャックのみによるワークＷの固定では、ワークＷを通常２４００ｒｐｍ、最大でも３０００ｒｐｍまでしか回転させることができなかった。しかしながら、上述のチャック機構部４０および加工装置１０を用いると、８０００ｒｐｍまで回転数を上昇させて、ワークＷの切削加工を行うことが可能となっている。また、従来のバキュームチャックのみによるワークＷの固定では、ワーク当接部５８による外周面の支持がないため、一度に５０μｍしか切削代を取ることができなかった。しかしながら、上述の上述のチャック機構部４０および加工装置１０を用いると、２００μｍまで切削代を取ることが可能となる。すなわち、回転数および切削代の上昇により、ワークＷの加工面の生産性と平面度の向上に寄与している。
【００５６】
このような構成のチャック機構部４０、このチャック機構部４０を用いた加工装置１０および加工方法によれば、ダイヤフラム式チャック部６０の爪部６１を開閉させることにより、ワークＷの芯出しを、人手によらずに自動的に行える。このため、従来のように、ワークＷを吸引面５２に保持させた後に、該ワークＷを回転させ、再びワークＷをずらす、といった作業を行う必要がなく、ワークＷの芯出しを素早く行える。それにより、ワークＷの加工時間が短縮され、高精度な加工面を有するワークＷの生産効率を大きく向上させることができる。
【００５７】
また、ワークＷの芯出しを高精度に行えるように、ワーク当接部６８を予め調整しておけば、ワークＷの芯出しを何度繰り返した場合でも、高精度に行うことができる。
【００５８】
さらに、ワークＷの芯出しおよび吸引面５２への保持が実行された後に、制御手段７０は、流体アクチュエータ３９を作動させて、ワーク当接部６８を当該ワークＷの外周面から離間（退避）させている。そのため、チャックでワークＷを保持していた場合に生じていた、ワークＷの撓みや横ひずみを排除することができる。それにより、ワークＷの加工面に、極めて精度の高い平面度を備えさせることが可能となる。
【００５９】
また、制御手段７０は、ワークＷからのワーク当接部６８の退避後に流体アクチュエータ３９を作動させて、ワーク当接部６８がワークＷの外周面に指示圧０の状態で軽く触れるようにして、爪部６１をロック状態としている。このため、ワークＷの吸引保持状態が解除されても、該ワークＷをワーク当接部６８で受け止めることができ、ワークＷが周囲に飛ぶのを防止することができる。また、ワーク当接部６８がワークＷに触れていることにより、ワークＷの回転数を上昇させることができる。それにより、ワークＷの生産効率を向上させることができる。なお、ワーク当接部６８をワークＷの外周面に全く触れさせず、かつ極めて近接して配置するようにしても良い。
【００６０】
さらに、ワークＷの芯出しを行うために、ダイヤフラム式チャック部６０を用いている。このため、例えばボールネジといった機械的な手段により、ワークＷの芯出しを行う場合にガタが問題となるが、ダイヤフラム式チャック部６０では、かかるガタのが発生しない。また、ダイヤフラム式チャック部６０では、微小な圧力コントロールが行える。そのため、ワークＷの芯出しを高精度に行うことができ、ワークＷの加工面に、極めて精度の高い平面度を備えさせることが可能となる。また、ダイヤフラム式チャック部６０を用いることにより、ボールネジといった機械的な手段を用いる場合と比較して、ワークＷに振動が伝達されるのを防ぐことができる。
【００６１】
また、ダイヤフラム式チャック部６０においては、ガタが発生しないため、一度ワーク当接部６８を退避させた後に、該ワーク当接部６８を再び指示圧０の状態で、ワークＷの外周面に触れさせることができる。そのため、ワークＷの高速回転に際して、バキュームチャック部５０によるワークＷの吸引保持状態が弱くなっても、ワーク当接部６８がワークＷの外周面に触れているため、該ワークＷが周辺に飛ぶのを防止することができる。それにより、ワークＷの加工ミスを防止することが可能となる。
【００６２】
また、ワーク当接部６８によりワークＷの外周面に触れて該ワークＷを支持することができる。それにより、ワークＷの回転数を上昇させることができ、ワークＷの生産効率を向上させることができる。また、ワーク当接部６８によりワークＷの外周面を支持することができるため、ワークＷの切削代を大きく取ることができる。すなわち、回転数および切削代の上昇により、ワークＷの加工面の平面度を向上させることができる。
【００６３】
さらに、チャック本体部５１の下面の吸引面５２には、吸引凹部５４が設けられている。そのため、吸引凹部５４により、ワークＷの上面のうちの外周側が、その全周に亘って、均一な状態で吸引保持することができる。それによって、ワークＷの加工面に対して、精度の高い平面度を備えさせることが可能となる。
【００６４】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
【００６５】
上述の実施の形態では、切削加工のうち、加工工具として砥石を用いてワークＷを研削加工する場合について説明している。しかしながら、例えば高精度用のエンドミル等の加工工具を用いて、ミーリング加工等、他の切削加工を施すようにしても良い。
【００６６】
また、上述の実施の形態では、芯出し手段として、ダイヤフラム式チャック部６０を用いて、ワークＷの芯出しを行っている。しかしながら、加工装置１０を簡易な構成としたい場合又はある程度の芯出しの精度が出れば良い場合には、例えばボールネジ方式といった機械的に移動させる方式を用いて、芯出しを行っても良い。なお、機械的に移動させる方式の場合には、ワークＷへの振動伝達を防止する手段を設けるのが好ましい。
【００６７】
また、上述の実施の形態では、ワーク当接部６８はワークＷの外周面に当接するのみとなっているが、該ワーク当接部６８に、例えば圧電素子等のセンサを設けると共に、該圧電素子と制御手段７０とを電気的に接続するようにしても良い。圧電素子をワーク当接部６８に設ける場合、当該ワーク当接部６８に圧電素子を取り付けるための孔部を形成し、この孔部に当該圧電素子を取り付けるようにすることができる。この場合、圧電素子は、ワークＷの外周面に触れたことを検知できる程度に僅かに飛び出させる。このようにすれば、圧電素子からの圧力検知信号が、制御手段７０に送信されると共に、該制御手段７０が流体アクチュエータ３９の作動を停止させるといった、フィードバック制御を行うことができる。
【００６８】
また、爪部６１の動きをオプティカルセンサや圧電素子等を利用して検知し、制御手段７０でその検知信号により爪部６１の動きを制御するようにしても良い。なお、フィードバック制御を行うためのセンサは、その他の部分（例えば、ポンプ３６に対応する圧力センサ等）に設けるようにしても良い。
【００６９】
また、上述の実施の形態では、吸引凹部５４には何等他の部材が挿入されずに、ワークＷを吸引している。しかしながら、吸引凹部５４にパッドを挿入するようにしても良い。この場合には、吸引凹部５４に対応した、微小なワークＷの撓み、横ひずみ等の影響を、さらに低減させることができる。なお、パッドを挿入する場合、当該パッドには開口部５５に対応させた孔部を形成する必要がある。
【００７０】
また、ワーク保持手段としては、例えばワークＷが磁石に吸着される磁性体である場合には、上述した負圧による吸引方式ではなく、磁石による吸引方式を採用しても良い。この場合、吸引手段はポンプ３６ではなく、磁石となる。また、爪部６１は、複数設けられているが、１つとしても良い。１つとする場合、ワーク保持手段としては、例えば空気による膨張等を利用して、内周側に押し出されるように爪部を構成することができる。
【００７１】
また、上述の実施の形態では、ワーク当接部６８を退避させた後に、ワークＷの外周面にワーク当接部６８を触れさせるようにしている。しかしながら、ワーク当接部６８の退避する距離が短く、ワーク当接部６８がワークＷの外周面に近接している等の場合には、かかる退避動作を実行しなくても良い。
【００７２】
また、上述の実施の形態では、吸引面５２にリング状の吸引凹部５４を設け、この吸引凹部５４にて、ワークＷを吸引している。しかしながら、例えば開口部５５と該開口部５５と連通している吸引凹部５４を、吸引面５２に多数設ける等の方式を採用して、ワークＷの吸引保持を行うようにしても良い。また、リング状の吸引凹部５４を多数設けるようにしても良い。また、多数の開口部５５およびそれに対応する導通路５８を設けるようにしても良い。また、窪み部５６を設けず円形状の吸引凹部５４のみを設け、この吸引凹部５４に分岐していない１本の導通路５８のみが連通するようにしても良い。
【００７３】
また、上述の実施の形態では、切削加工といった手法のみを用いた、ワークＷの表面処理技術について説明しているが、その他の表面処理技術を組み合わせても良い。例えば、上述の加工装置１０を用いて、ワークＷの切削加工を終了させた後に、または切削加工を施さないワークＷに金属の薄膜を形成する等、他の表面処理技術（例えば、めっき法、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）等）を使用したり、組み合わせるようにしても良い。
【００７４】
また、上述の実施の形態では、ワークＷを吸引保持した後、爪部６１をワークＷから一旦退避させているが、爪部６１の接触圧力が０又は０の近くである場合には、爪部６１を退避させずそのままの状態として、切削加工を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明のチャック機構、このチャック機構を用いた加工装置および加工方法は、工作機械の分野において利用することができる。また、金属加工等、種々の機械加工の分野においても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加工装置の構成を示す側面図であると共に、チャック機構の形状を示す部分端面図である。
【図２】図１の加工装置のチャック機構を中心とする平面図である。
【図３】図１の加工装置において、吸引保持部付近の構成を拡大した状態を示す端面図である。
【図４】図１の加工装置において、ダイヤフラム式チャック部の下面側の構成を示す端面図である。
【図５】図１の加工装置において、駆動系統および制御系統を示すシステム図である。
【図６】図１の加工装置において、加工に際する手順を示すフローチャートである。
【図７】図１の加工装置を用いて切削加工を行った場合において、ワークの平面度を示すグラフである。
【図８】従来の加工装置を用いて研削加工を行った場合において、ワークの平面度を示すグラフである。
【図９】図７および図８のワークの平面度を示すグラフにおけるワークの測定方向を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０…加工装置
２０…本体部
２１…吸引通路
２２…流体通路
３０…回転駆動機構
３１…駆動源（回転用駆動源）
３２…送り機構
３１…駆動源（送り用駆動源）
３６…ポンプ（吸引手段に相当）
３９…流体アクチュエータ（爪用駆動源に相当）
４０…チャック機構部（チャック機構に相当）
５０…バキュームチャック部（ワーク保持手段に相当）
５１…チャック本体部
５２…吸引面
５３…空間部
５４…吸引凹部（リング状保持部）
６０…ダイヤフラム式チャック部（芯出し手段に相当）
６１…爪部
６２…膜部
６３…ピストン
６５…圧力室
６８…ワーク当接部
７０…制御手段
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005230946.tif 000009
【図８】
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【図９】
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